HSTCP拥塞控制算法及其改进策略的研究

论文摘要

随着计算机网络的普及和网络用户急剧增加,网络拥塞控制机制的研究变得越来越重要。TCP是一项从实践中诞生的,并在实践中不断得到发展和完善的网络技术,也是目前在Internet中使用最广泛,占主导地位的端到端传输协议,当今Internet的稳定性与TCP成功的拥塞控制算法密不可分。TCP Reno是目前应用最广泛的较为成熟的TCP拥塞控制算法,然而随着高带宽大时延网络在实际中的的应用,TCP Reno性能表现出很大的弊端。目前,国内外对高速网络方向的研究逐步发展,因此出现了一些代表性的高速源算法,其中HSTCP以其算法实现简单,具有良好的可扩展性而获得了更多的关注,它是建立在TCP Reno的AIMD思想的基础上的改进方案,同时根据当前窗口的大小相应调整其拥塞窗口。然而它存在着性能上的一些问题制约着其广泛的应用。本文在分析TCP Reno应用于高速网络中的局限性的基础上,系统了研究HSTCP的拥塞控制算法,分析了HSTCP算法性能上的不足,并掘此提出了改进的proHSTCP算法。该算法针对HSTCP慢启动后期窗口增加过快,和Reno共存时的友好性以及RTT公平性等问题进行了改进。改进的proHSTCP拥塞控制算法对慢启动后续的窗口增长方式进行了改进,在拥塞避免阶段增加了公平性因子,并根据在拥塞避免阶段总的瓶颈通道是否被完全利用来决定采用什么样的拥塞避免算法。如果瓶颈通道没有被完全利用,那么就采用HSTCP拥塞避免算法,快速的递增拥塞窗口去利用未被利用的带宽;如果瓶颈通道被完全利用了,那么就采用较小的递增参数算法与普通TCP数据流进行竞争。理论上来说,采用proHSTCP算法的数据流在与普通TCP数据流共存时要比采用HSTCP算法的数据流更友好,同时,这种算法也明显改善了RTT公平性的问题。通过一系列的仿真实验研究,结果表明改进的proHSTCP算法具有良好的性能。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 引言
• 1 网络拥塞及TCP拥塞控制算法
• 1.1 拥塞的成因分析
• 1.2 TCP拥塞控制
• 1.2.1 滑动窗口机制
• 1.2.2 TCP拥塞控制的基本方式
• 1.2.3 TCP拥塞控制参数
• 1.3 TCP拥塞控制算法
• 1.3.1 TCP拥塞控制的四个阶段
• 1.3.2 拥塞控制算法的性能分析
• 1.4 本文的主要研究内容
• 2 传统TCP及其在高速网络中的局限性
• 2.1 传统的TCP拥塞控制机制
• 2.2 几种TCP实现的比较
• 2.3 TCP Reno在高速网络中的局限性
• 2.4 结论
• 3 HSTCP拥塞控制算法
• 3.1 HSTCP算法描述
• 3.2 HSTCP算法性能分析
• 3.2.1 HSTCP慢启动算法的缺点
• 3.2.2 与传统TCP共存的非友好性
• 3.2.3 Drop tail对列管理算法下RTT不公平性
• 4 改进的HSTCP算法——proHSTCP算法
• 4.1 改进的慢启动算法
• 4.2 论改进的拥塞避免阶段
• 4.2.1 添加公平性因子
• 4.2.2 基于拥塞窗口的切换点判断机制
• 5 仿真分析
• 5.1 仿真平台NS介绍
• 5.1.1 NS的体系结构
• 5.1.2 NS的运行平台及安装
• 5.1.3 NS仿真的一般步骤
• 5.2 仿真模型的建立
• 5.3 慢启动阶段的仿真
• 5.4 拥塞避免阶段仿真研究
• 5.4.1 单链单流仿真结果比较
• 4.4.2 多链多流的仿真结果比较
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
• 致谢